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目录保持json有序的思路保持json有序的应用场景举例fastjson维护json的有序性的实现hashmap数据结构的顺序迭代原理
说到json,相信没有人会陌生,我们天天都在用。那么，我们来讨论个问题，json有序吗？是谁来决定的呢？如何保持？
说到底，json是框架还是啥？实际上它只是一个数据格式，一个规范标准，它永远不会限制实现方的任何操作，即不会自行去保证什么顺序性之类的。json的格式仅由写入数据的一方决定其长像如何。而数据读取一方，则按照json的协议标准进行解析，即可理解原数据的含义。json拥有较为丰富的数据格式，所以对当前应用还是比较友好的。
那么，我们如何处理json的顺序性呢？
1. 保持json有序的思路
首先，我们要澄清有序性的概念：从某种程度上，我们可以把json看作是一个个的kv组成的数据，从这个层面上来讲，我们可以把有序性定义为json的key保持有序，先假设为字典序吧，那么就说这个json数据是有序的。
其次，因为json的数据支持嵌套，所以，我们应该需要保持每一层的数据都有序，才是完整有序的。
ok, 理解完有序的概念，下面我们来看看如何实现有序？
json本身是不可能保持有序了，所以，当我们自行写入json数据时，只需要按照 abcde… 这种key顺序写入数据，那么得到的最终json就是有序的。
但我们一般都是使用对象进行程序变换的，所以，就应该要从对象中取出有序的key, 然后序列化为json.
这里保持有序，至少有两个层面的有序：1. kv形式的key的有序; 2. 列表形式的数据有序; 还有其他可能非常复杂的有序性需求，比如按照某字段有序，倒序。。。
所以，想保持json有序很简单，保证有序写入就可以了。（貌似等于没有说哦）
2. 保持json有序的应用场景举例
为什么要保持json有序呢？json相当于kv数据，一般情况下我们是不需要保证有序的，但有些特殊情况下也许有用。比如我有两份json数据，我想比较它们是否是相等的时候！
比如第一份数据是 {“a”:1, “b”:2}, 第二份数据是 {“b”:2, “a”:1}, 那么你说这两份数据是否是相等的呢？相等或不相等依据是啥？
如果对于固定数据结构的json, 那么也许我们可以直接取出每个key的值，然后进行比较，全部相等则相等成立，否则不相等。
但对于json本身就是各种不确定的数据组成，如果我们限制死必须取某些key, 那么这个通用性就很差了。所以，我们要想比较两个json是否相等，还应该要有另外的依据。
另外，当我们将有序json写入文件之后，当key的数据非常多时，有序实际上可以辅助我们快速找到对应的key所在的位置。这是有序性带来的好处，快速查找！
比如下面的例子，对比两个结果集是否相等，你觉得结果当如何呢？
@TestpublicvoidtestJsonObjectOrder(){Stringres1,res2;List<Map<String,Object>>nList;Map<String,Object>data=newHashMap<>();data.put(“d”,”cd”);data.put(“a”,1);data.put(“b”,0.45);data.put(“total”,333);List<Map<String,Object>>list=newArrayList<>();Map<String,Object>item1=newHashMap<>();item1.put(“aa”,1);item1.put(“ee”,5);item1.put(“bb”,6);item1.put(“nn”,null);list.add(item1);Map<String,Object>item2=newHashMap<>();item2.put(“xxx”,”000″);item2.put(“q”,2);item2.put(“a”,”aa”);list.add(item2);data.put(“sub”,list);Map<String,Object>nData=newHashMap<>(data);nData.put(“c”,null);nData.put(“abc”,null);res1=JSONObject.toJSONString(data);res2=JSONObject.parseObject(JSONObject.toJSONString(nData)).toJSONString();Assert.assertEquals(“序列化结果不相等default”,res1,res2);res2=JSONObject.toJSONString(JSONObject.parseObject(JSONObject.toJSONString(nData,SerializerFeature.SortField)),SerializerFeature.SortField);Assert.assertEquals(“序列化结果不相等sort”,res1,res2);nList=newArrayList<>();nList.add(item2);nList.add(item1);nData.put(“sub”,nList);res2=JSONObject.parseObject(JSONObject.toJSONString(nData)).toJSONString();Assert.assertEquals(“序列化结果不相等array”,res1,res2);}
以上是fastjson库进行json序列化的处理方式，json的数据结构大部分使用可以用map进行等价，除了纯数组的结构以外。以上测试中，除了最后一个array的位置调换，导致的结果不一样之外，总体还是相等的。纠其原因，是因为原始数据结构是一致的，而fastjson从一定程度上维持了这个有序性。
3. fastjson维护json的有序性的实现
很显然，让我们自行写json的工具类，还是有一定的难度的，至少要想高效完整地写json是困难的。所以，一般我们都是借助一些现有的开源类库。
上一节中说到，fastjson维护了json一定的顺序性，但是并非完整维护了顺序性，它的顺序性要体现在，相同的数据结构序列化的json，总能得到相同的反向的相同数据结构的数据。比如，ArrayList 的顺序性被维护，map的顺序性被维护。
但是很明显，这些顺序性是根据数据结构的特性而定的，而非所谓的字典序，那么，如果我们想维护一个保持字典序的json如何处理呢？看看下面的实现：
publicclassJsonObjectTest{@TestpublicvoidtestJsonObjectOrder(){Stringres1,res2;List<Map<String,Object>>nList;Map<String,Object>data=newHashMap<>();data.put(“d”,”cd”);data.put(“a”,1);data.put(“b”,0.45);data.put(“total”,333);List<Map<String,Object>>list=newArrayList<>();Map<String,Object>item1=newHashMap<>();item1.put(“aa”,1);item1.put(“ee”,5);item1.put(“bb”,6);item1.put(“nn”,null);list.add(item1);Map<String,Object>item2=newHashMap<>();item2.put(“xxx”,”000″);item2.put(“q”,2);item2.put(“a”,”aa”);list.add(item2);data.put(“sub”,list);Map<String,Object>nData=newHashMap<>(data);nData.put(“c”,null);nData.put(“abc”,null);res1=JSONObject.toJSONString(data);res2=JSONObject.parseObject(JSONObject.toJSONString(nData)).toJSONString();Assert.assertEquals(“序列化结果不相等default”,res1,res2);res2=JSONObject.toJSONString(JSONObject.parseObject(JSONObject.toJSONString(nData,SerializerFeature.SortField)),SerializerFeature.SortField);Assert.assertEquals(“序列化结果不相等sort”,res1,res2);res2=JSONObject.toJSONString(JSONObject.parseObject(JSONObject.toJSONString(nData,SerializerFeature.WriteMapNullValue)),SerializerFeature.WriteMapNullValue);Assert.assertEquals(“序列化结果不相等null”,res1,res2);nList=newArrayList<>();nList.add(item2);nList.add(item1);nData.put(“sub”,nList);res2=JSONObject.parseObject(JSONObject.toJSONString(nData)).toJSONString();Assert.assertEquals(“序列化结果不相等array”,res1,res2);nList=newArrayList<>();nList.add(item2);nList.add(item1);nData.put(“sub”,nList);res1=transformDataToJSONAsOrderWay(data);res2=transformDataToJSONAsOrderWay(nData);Assert.assertEquals(“序列化结果不相等array-s”,res1,res2);}/***将原始数据转换为有序的集合*/privateStringtransformDataToJSONAsOrderWay(Map<String,Object>data){TreeMap<String,Object>transformedData=newTreeMap<>();for(Map.Entry<String,Object>entry:data.entrySet()){if(entry.getValue()==null){continue;}if(entry.getValue()instanceofList){TreeMap<String,Integer>tmpMap=newTreeMap<>();Listvalue=(List)entry.getValue();for(inti=0;i<(value).size();i ){Objectit1=value.get(i);//假设只支持二维数组嵌套tmpMap.put(transformDataToJSONAsOrderWay((Map<String,Object>)it1),i);}List<Object>orderedList=newArrayList<>(tmpMap.size());for(IntegerlistNo:tmpMap.values()){orderedList.add(value.get(listNo));}transformedData.put(entry.getKey(),orderedList);continue;}transformedData.put(entry.getKey(),entry.getValue());}returnJSONObject.toJSONString(transformedData);}}
以上就是完整的基于fastjson实现的json字典序维持的实现了，其实就是 transformDataToJSONAsOrderWay() 方法，其原理也简单，因fastjson的有序性，依赖于输入的数据结构，那么只要维护好输入结构的字典序就好了。
TreeMap 是以字典序排序key的一种数据结构，符合这需求，另外，将list这种数据结构，转化为kv这种数据结构，将整个item作为key排序后，再将其放入对应位置，从而保证了整体的顺序性。但这种list的顺序性，不一定是大家所理解的字典序，但一定可以保证得到相同的顺序。
另外，fastjson中还考虑了对于null值的处理，比如json中有null值的数据与没有null值的数据，你说是相等呢还是不相等呢？
4. hashmap数据结构的顺序迭代原理
map是一种kv型的数据结构存储，一般可以认为其是无序的。但我们可以额外的维护一些属性，以保证它能够以某种顺序输出数据，顺序性主要体现在进行迭代时，如使用 keyset(), values(), entrySet() 等方法。
针对额外维护顺序性的数据结构而言，其迭代自然是基于其额外字段。但针对无序的hashmap这种数据结构而言，我们知道其底层数据是根据hash值乱序存储的。简单来说就是根据一个hash值，然后求余定位到一个数组下标中。
即对hashmap所分配的数组对象的下标，有可能有值，有可能没有值，那么在做迭代的时候如何做呢？多次做迭代的顺序一致吗？一个最简单的思路自然是依次遍历数据的每个元素，直到数据的最大值。这样，肯定是可以保证多次遍历的顺序性的。那么，hashmap是否是这样实现的呢？
//java.util.HashMap#forEach@OverridepublicvoidforEach(BiConsumer<?superK,?superV>action){Node<K,V>[]tab;if(action==null)thrownewNullPointerException();if(size>0&&(tab=table)!=null){intmc=modCount;//1.迭代所有数组元素//2.迭代hash冲突时的链表for(inti=0;i<tab.length; i){for(Node<K,V>e=tab[i];e!=null;e=e.next)action.accept(e.key,e.value);}if(modCount!=mc)thrownewConcurrentModificationException();}}//java.util.HashMap.EntrySet#forEachpublicfinalvoidforEach(Consumer<?superMap.Entry<K,V>>action){Node<K,V>[]tab;if(action==null)thrownewNullPointerException();if(size>0&&(tab=table)!=null){intmc=modCount;for(inti=0;i<tab.length; i){for(Node<K,V>e=tab[i];e!=null;e=e.next)action.accept(e);}if(modCount!=mc)thrownewConcurrentModificationException();}}//keySet(),换成了取key的处理//java.util.HashMap.KeySet#forEachpublicfinalvoidforEach(Consumer<?superK>action){Node<K,V>[]tab;if(action==null)thrownewNullPointerException();if(size>0&&(tab=table)!=null){intmc=modCount;for(inti=0;i<tab.length; i){for(Node<K,V>e=tab[i];e!=null;e=e.next)action.accept(e.key);}if(modCount!=mc)thrownewConcurrentModificationException();}}//values()换成了取value的处理//java.util.HashMap.Values#forEachpublicfinalvoidforEach(Consumer<?superV>action){Node<K,V>[]tab;if(action==null)thrownewNullPointerException();if(size>0&&(tab=table)!=null){intmc=modCount;for(inti=0;i<tab.length; i){for(Node<K,V>e=tab[i];e!=null;e=e.next)action.accept(e.value);}if(modCount!=mc)thrownewConcurrentModificationException();}}
TreeMap基于key做排序处理，最符合有序性要求，其迭代实现如下：
//java.util.TreeMap#forEach@OverridepublicvoidforEach(BiConsumer<?superK,?superV>action){Objects.requireNonNull(action);intexpectedModCount=modCount;//从最小的key开始取，进行二叉树的中序遍历//因该二叉树在插入时维护了有序性，进行遍历时也就有了顺序了for(Entry<K,V>e=getFirstEntry();e!=null;e=successor(e)){action.accept(e.key,e.value);if(expectedModCount!=modCount){thrownewConcurrentModificationException();}}}/***ReturnsthesuccessorofthespecifiedEntry,ornullifnosuch.*/static<K,V>TreeMap.Entry<K,V>successor(Entry<K,V>t){if(t==null)returnnull;elseif(t.right!=null){Entry<K,V>p=t.right;while(p.left!=null)p=p.left;returnp;}else{Entry<K,V>p=t.parent;Entry<K,V>ch=t;while(p!=null&&ch==p.right){ch=p;p=p.parent;}returnp;}}
LinkedHashMap是按照插入的顺序排列的一种map, 它与ArrayList这种有序性有相似性，但相对难以理解一些。因为list这种数据结构，你说先插入哪个元素，后插入哪个元素，是显而易见的。
然而像map这种数据结构，你很想像它是先插入某元素，再插入另一个元素的，这是一种先入为主的概念导致的。但它并不影响我们理解map有序性的实现，LinkedHashMap的迭代实现如下：
//java.util.LinkedHashMap#forEachpublicvoidforEach(BiConsumer<?superK,?superV>action){if(action==null)thrownewNullPointerException();intmc=modCount;//仅通过维护插入时的链表，即可实现有序迭代for(LinkedHashMap.Entry<K,V>e=head;e!=null;e=e.after)action.accept(e.key,e.value);if(modCount!=mc)thrownewConcurrentModificationException();}
ok, 到此我们分析了多个类型的map的有序性的实现。从内部解释了为什么我们使用TreeMap数据结构时，就可以使json保持字典序了。
因为fastjson在写json数据时，针对map的写入，就是通过entrySet()迭代元素进行写入的了。
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